CN108696057B - 电机及具有该电机的用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种电机和具有该电机的用电设备。所述电机包括定子和转子。定子包括定子磁芯、缠绕在定子磁芯上的定子绕组、及相对于定子磁芯固定的电路板。电路板装设有包括磁传感器集成电路的电机控制电路。磁传感器集成电路与转子磁耦合以检测转子的磁极位置,包括靠近转子的磁极的封装壳体、设于封装壳体内的电子线路及从封装壳体内伸出的若干引脚,若干引脚焊接在电路板上。
Description
技术领域
本申请涉及电机,尤其涉及电机的控制电路板。
背景技术
传统同步电机,可不设电机控制电路板,由交流电源直接给电机的定子绕组供电,使定子产生交变磁场,拖动永磁转子发生振荡,如果转子获得足够动能,转子的振荡幅度将不断增加,最终使转子的旋转迅速加速至与定子的交变磁场同步。由于交流电的特性以及永磁转子停止位置不固定,无法保证转子每次起动都沿同一个方向定向旋转。现有技术中,可通过设置电机控制电路板,依据转子的磁极位置及交流电源的极性控制定子绕组的通电方式,保证转子每次通电均能沿同一方向定向旋转。
发明内容
本申请旨在提供一种新型控制电路板的电机。
本申请一方面提供一种电机,包括定子和转子,所述定子包括定子磁芯、缠绕在所述定子磁芯上的定子绕组、及相对于所述定子磁芯固定的电路板,所述电路板装设有包括磁传感器集成电路的电机控制电路,所述磁传感器集成电路与所述转子磁耦合以检测所述转子的磁极位置,包括靠近所述转子的磁极的封装壳体、设于所述封装壳体内的电子线路及从封装壳体内伸出的若干引脚,所述若干引脚焊接在所述电路板上。
较佳的,所述磁传感器集成电路外部套设有支撑套。
较佳的,所述支撑套安装于所述电路板并在所述若干引脚的延伸方向上覆盖所述若干引脚。
较佳的,所述封装壳体至少部分插接固定于所述支撑套内。
较佳的,所述封闭壳体远离所述电路板的端部未被所述支撑套覆盖。
较佳的,在所述若干引脚的延伸方向上所述引脚的封装壳体的尺寸大于所述封装壳体的尺寸。
较佳的,所述电路板设于所述定子磁芯的轴向一侧,所述电路板上设置的电子元件不多于4个且均设于电路板朝向所述定子磁芯一侧。
较佳的,所述电机为单相同步电机。
较佳的,所述电路板上还设有与所述定子绕组串联于一交流电源之间并由所述磁传感器集成电路控制的可控双向交流开关。
较佳的,所述定子磁芯具有相对而设的一对极部和连接所述极部的轭部,所述磁传感器集成电路设于所述电路板靠近所述极部一端,所述可控双向交流开关设于所述电路板远离所述极部一端。
较佳的,所述定子磁芯呈U形,包括底部、自底部两端伸出的两个分支、以及一对分设于所述两个分支的相对的极部,所述定子还包括设于定子磁芯与定子绕组之间的绕线架,所述绕线架包括分别套设在所述定子磁芯的两个分支上的第一支架和第二支架,所述第一支架和第二支架的每一个包括相对而设的一对端壁及设于该对隔板之间的管状部,所述定子绕组缠绕在所述第一支架和第二支架的管状部上,所述磁传感器集成电路和可控双向交流开关分别设于该对端壁背向所述管状部的一侧。
较佳的,所述电路板还装设有热保护开关及降压器,所述热保护开关及降压器设于该对端壁之间。
较佳的,所述电路板还包括热保护开关及降压器,所述降压器与所述磁传感器集成电路串联形成串联支路,所述串联支路与所述可控双向交流开关并联形成并联支路,所述热保护开关、定子绕组与所述并联支路串联于所述交流电源之间。
较佳的,所述电路板还包括热保护开关及降压器,所述降压器与所述磁传感器集成电路串联形成第一串联支路,所述定子绕圈与所述可控双向交流开关串联形成第二串联支路,所述第一串联支路与所述第二串联支路并联形成并联支路,所述热保护开关与所述并联支路串联于所述交流电源之间。
本申请另一方面提供一种用电设备,具有前述的电机。
较佳的,所述用电设备为泵或风扇。
附图说明
图1示出具有依据本申请一实施例的泵;
图2是图1中泵的轴向剖视图;
图3是图1中泵的定子,其中未显示定子绕组;
图4是图1中泵的定子的另一角度示图;
图5示出图4中定子的电路板上的磁传感器集成电路;
图6示出图4中定子的电路板上的支撑套;
图7示出图5中磁传感器集成电路和图6中支撑套的装配图;
图8示出图4中定子的电路板;
图9示出本申请一个实例的电机控制电路的电路图;以及
图10示出本申请另一个实例的电机控制电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解,附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述,而并不限定比例关系。
参阅附图1和图2,依据本发明一实施例的泵10包括具有泵室12的泵壳14、与泵室12相通的入口16和出口18、可旋转地设于泵室12内的叶轮20、以及用于驱动叶轮20的电机22。电机22较佳的为单相同步电机,包括定子和可相对定子旋转的转子26。转子26包括转轴28和固定于转轴28的永久磁铁30。
参阅附图3和图4,定子具有定子磁芯54及绕设于定子磁芯54上的定子绕组56。本实施例中,定子磁芯54具有底部58、自底部58两端伸出的两个分支60、以及一对分别设于两个分支60的相对的极部62。较佳的,底部58呈条型,两个分支60自底部58的两端平行伸出,两个极部62相对而设于两个分支60远离底部58的一端。每一极部62具有凹设的极弧面66,转子壳体的外表面与极弧面66相对,两者之间具有气隙。
较佳的,定子还包括设于定子磁芯54与定子绕组56之间的绕线架38,绕线架38由绝缘材料制成,包括分别套设在定子磁芯的两个分支60上的两个支架80。定子绕组56分两部分分别缠绕在两个支架80上。电机还设有电路板82,沿着基本平行于分支60的方向固定在绕线架80上。支架80包括管状部92及自管状部92两端向外延伸出的端壁94。管状部92的径向外表面与两端壁94的轴向相对表面之间形成绕线空间以收容绕组56。
泵壳14包括盖体100、以及与盖体100安装为一体的底板102。盖体100与底板102密封连接。盖体100包括顶板108和连接顶板108与底板102的侧围板110。入口16自顶板108向外延伸,出口18自侧围板110沿大致垂直轴向的方向向外延伸。盖体100与底板102之间形成泵室12,叶轮20可旋转地设于泵室12内。
底板102包括设有开口的泵室底壁122及自开口沿轴向向外一体延伸出的转子壳体124。转子壳体124内靠近开口的一端装设有固定的端盖126。转轴28一端穿过端盖126进入泵室12与叶轮20连接以驱动叶轮20旋转。转轴28两端可分别由端盖126内所设的轴承128和转子壳体124远离开口一端所设的轴承130支撑。
转子壳体124固定于两个定子极部62之间,转子26的外表面与转子壳体124之间具有间隙,使得转子26可相对转子壳体124旋转。电机还具有固定至泵壳14的电机盖体146。电机盖体146覆盖定子绕组56和电路板82。
在本申请中,电路板82上装设有磁传感器集成电路42。磁传感器集成电路42可以是能够进行磁场检测并直接输出相应磁场检测信号的传统磁传感器集成电路,但并不限于此,例如还可以是在传统磁传感器集成电路的基础上集成其他电路功能模块,并输出依据磁场检测信号产生的其他信号。在一个较佳实施例,电路板82上可装设与定子绕组56串联于一交流电源之间并由磁传感器集成电路42控制的可控双向交流开关44,可通过控制可控双向交流开关44导通或截止,使定子绕组56以预定方式通电。
磁传感器集成电路42与转子的永久磁铁30磁耦合以检测转子的磁极位置。参阅图5,磁传感器集成电路42包括靠近所述转子的磁极的封装壳体422、设于封装壳体422内的电子线路及从封装壳体422内伸出的若干引脚424,所述若干引脚424焊接在电路板82上。
一并参阅图6和图7,本申请的较佳实施例中,磁传感器集成电路42外部套设有支撑套46。支撑套46由不易变形的材料制成,其本体461为在长度方向上贯穿两端的中空结构,其一端设安装部462,另一端设凹槽464,凹槽464与贯穿孔466连通。支撑套46通过安装部462固定安装到电路板82上,可以理解本申请并不限于此,在其他实施例中,支撑套也可以固定于定子的其他部件,例如可以一体成型在绕线架上。
磁传感器集成电路42的封装壳体422插装于支撑套46的凹槽464内,两者形成紧配从而彼此固定,磁传感器集成电路42的若干引脚424经支撑套46的凹槽464伸入贯穿孔466,并伸出支撑套本体461从而能够与安装部462并列安装到电路板82上。磁传感器集成电路42的各个引脚424细长,且相互之间距离较小,受到碰触时易变形,导致封装壳体422的位置移动,影响转子磁场位置检测的准确度,甚至可能发生引脚之间彼此接触,配置支撑套46可以固定封装壳体422的位置,保证各引脚彼此电绝缘。
较佳的,支撑套46在引脚424的延伸方向上覆盖各引脚424。封装壳体422远离所述电路板的端部未被支撑套46覆盖,以减少或避免支撑套46对磁场检测产生不利影响。可以理解,本申请的上述结构适用于各种不同的具有磁传感器集成电路的电路中,并不仅限于本申请中提供的电路的实施例。
进一步的,在另一实施例中,电路板82还装设有热保护开关84和/或降压器86,热保护器开关84在轴向上设于电路板82与定子绕组56之间,可在绕组56温度过高时提供断电保护。降压器86较佳的可以是降压电阻。
一并参阅图8,在一个较佳实施例中,电路板82设于所述定子磁芯54的轴向远离泵壳14一侧,电路板上的各电子元件均设于电路板朝向定子磁芯一侧。磁传感器集成电路42设于电路板82靠近定子极部62一端,可控双向交流开关44设于电路板远离极部62一端。磁传感器集成电路42和可控双向交流开关44分别设于绕线架的两个端壁94背向管状部92的一侧。热保护开关84及降压器86则设于两个端壁94之间。这样布局可减小电路板的面积,降低产品成本。
参阅图9,在一个实施例中,降压器86与磁传感器集成电路42串联形成串联支路,该串联支路与可控双向交流开关44并联形成并联支路,热保护开关84、定子绕组56与该并联支路串联于交流电源24之间。
参阅图10,在另一个实施例中,降压器86与磁传感器集成电路42串联形成第一串联支路,定子绕圈56与可控双向交流开关44串联形成第二串联支路,第一串联支路与第二串联支路并联形成并联支路,热保护开关84与该并联支路串联于交流电源24之间。
本申请人的申请号为201610390049.1的中国专利申请一并并入本申请中作为本申请的内容。上两图中的电路配合上述申请中所揭示的磁传感器集成电路,可保证转子每次起动都沿同一个方向定向旋转。在风扇、水泵等应用中,受转子驱动的叶轮可采用弯曲叶片,从而提高风扇、水泵等本身的流体效率。在保证相同输出的情况下,可以使用更小的电机,节约能源。
可以理解,本申请并不仅限于上述例子,在更多实施例中,也可根据需要,为电机配置其他相应的控制电路,例如,可以采用传统磁传感器集成电路,并设置微控制器,由磁传感器集成电路将磁场检测信号提供给微控制器,由微控制器控制可控双向交流开关的导通或截止。
本发明所提供的泵10尤其适合作为洗碗机、洗衣机等清洗装置的排水泵。可以理解,本申请的电机也可应用于其他产品(例如风扇)等,并不仅限于此。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种电机,包括定子和转子,所述定子包括定子磁芯、缠绕在所述定子磁芯上的定子绕组、及相对于所述定子磁芯固定的电路板,所述电路板装设有包括磁传感器集成电路的电机控制电路,所述磁传感器集成电路与所述转子磁耦合以检测所述转子的磁极位置,所述电路板上还设有与所述定子绕组串联于一交流电源之间并由所述磁传感器集成电路控制的可控双向交流开关,所述定子磁芯呈U形,包括底部、自底部两端伸出的两个分支、以及一对分别设于所述两个分支的相对的极部,所述电路板的两端分别伸出所述两分支的两端,所述磁传感器集成电路设于所述电路板伸出所述两分支的靠近所述极部的一端,所述可控双向交流开关设于所述电路板伸出所述两分支的靠近所述底部的一端。
2.如权利要求1所述的电机,其特征在于,所述磁传感器集成电路包括靠近所述转子的磁极的封装壳体、设于所述封装壳体内的电子线路及从封装壳体内伸出的若干引脚,所述若干引脚焊接在所述电路板上,所述磁传感器集成电路外部套设有支撑套。
3.如权利要求2所述的电机,其特征在于,所述支撑套安装于所述电路板并在所述若干引脚的延伸方向上覆盖所述若干引脚。
4.如权利要求2所述的电机,其特征在于,所述封装壳体至少部分插接固定于所述支撑套内。
5.如权利要求2所述的电机,其特征在于,所述封装壳体远离所述电路板的端部未被所述支撑套覆盖。
6.如权利要求3所述的电机,其特征在于,在所述若干引脚的延伸方向上所述引脚的支撑套的尺寸大于所述封装壳体的尺寸。
7.如权利要求1所述的电机,其特征在于,所述电路板设于所述定子磁芯的轴向一侧,所述电路板上设置的电子元件不多于4个且均设于电路板朝向所述定子磁芯一侧。
8.如权利要求1所述的电机,其特征在于,所述电机为单相同步电机。
9.如权利要求1所述的电机,其特征在于,所述定子还包括设于定子磁芯与定子绕组之间的绕线架,所述绕线架包括分别套设在所述定子磁芯的两个分支上的第一支架和第二支架,所述第一支架和第二支架的每一个包括相对而设的一对端壁及设于该对端壁之间的管状部,所述定子绕组缠绕在所述第一支架和第二支架的管状部上,所述磁传感器集成电路和可控双向交流开关分别设于该对端壁背向所述管状部的一侧。
10.如权利要求9所述的电机,其特征在于,所述电路板还装设有热保护开关及降压器,所述热保护开关及降压器设于该对端壁之间。
11.如权利要求1所述的电机,其特征在于,所述电路板还包括热保护开关及降压器,所述降压器与所述磁传感器集成电路串联形成串联支路,所述串联支路与所述可控双向交流开关并联形成并联支路,所述热保护开关、定子绕组与所述并联支路串联于所述交流电源之间。
12.如权利要求1所述的电机,其特征在于,所述电路板还包括热保护开关及降压器,所述降压器与所述磁传感器集成电路串联形成第一串联支路,所述定子绕圈与所述可控双向交流开关串联形成第二串联支路,所述第一串联支路与所述第二串联支路并联形成并联支路,所述热保护开关与所述并联支路串联于所述交流电源之间。
13.一种用电设备,具有如权利要求1至12任一项所述的电机。
14.如权利要求13所述的用电设备,其特征在于,所述用电设备为泵或风扇。
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